FM1208非接觸CPU卡讀寫系統的研制

4 非接觸CPU卡FM1208的COS
由于CPU卡具有很高的安全性及一張卡支持多種應用的特點，所以IC卡家族中CPU卡的使用范圍正日益擴大。類似一臺計算機，CPU卡內也有CPU、存儲器和輸入輸出接口，所以在應用中CPU卡也必然需要操作系統。上海復旦微電子股份有限公司成功地開發了自主版權的CPU卡操作系統――FMCOS(FMSH Card Operating System)。該操作系統符合ISO7816系列標準及《中國金融集成電路(IC)卡規范》，適用于保險、醫療保健、社會保障、公共事業收費、安全控制、證件、交通運輸等諸多應用領域，特別是在金融領域。
FMCOS詳細規定了電子錢包、電子存折和磁條卡功能(Easy Entry)3種基本應用。
FMCOS特點如下：
①支持Single DES、Triple DES算法，且可自動根據密鑰的長度選擇Single DES、Triple DES算法。
②支持線路加密、線路保護功能，防止通信數據被非法竊取或篡改。
③支持在一張卡上實現多個不同的應用：可建立三級目錄。
④支持電子錢包功能，錢包大小可由用戶自行設定。
⑤支持多種文件類型，包括二進制文件、定長記錄文件、變長記錄文件、循環文件、錢包文件。
⑥支持ISO7816-3：T=0(字符傳送)通信協議。
⑦滿足銀行標準：符合《中國金融集成電路(IC)卡規范》。
⑧防插拔功能：交易處理過程中非正常拔出的卡片自動恢復。
FMCOS由傳輸管理、文件管理、安全體系、命令解釋4個功能模塊組成。
①傳輸管理：按ISO7816-3標準監督卡與終端之間的通信，保證數據正確地傳輸，防止卡與終端之間通信數據被非法竊取和篡改。
②文件管理：將用戶數據以文件形式存儲在EEP-ROM中，保證訪問文件時的快速性和數據安全性。
③安全體系：安全體系是FMCOS的核心部分，它涉及對卡的鑒別與核實，以及對文件訪問時的權限控制機制。
④命令解釋：根據接收到的命令檢查各項參數是否正確，執行相應的操作。

5 系統開發基礎及芯片選型
(1)射頻基站芯片的選擇和使用
基站芯片用于非接觸射頻卡與中央處理器之間的信息通信。以下芯片均可以實現對FM1208等符合ISO14443 TYPA標準的CPU卡的讀寫，可以參考相關文檔。本設計主要以卡片為主，所以對于基站芯片的具體應用，可以參考相關文檔。
◆Philips系列芯片：RC500、RC522、RC531、RC632。
◆復旦系列芯片：FM1702N、FM1702SL，、FM1715N、FM1725N。
◆TI公司的基站芯片：RI-R6C-001A、TRF7960。
◆EM公司基站芯片：EM4094、EM4294。
(2)單片機的選擇和使用
對于非接觸射頻卡的信息處理，根據功能和速度的要求，可以選擇不同的方案。各種CPU芯片各有優缺點。
◆8051單片機：價格低廉，入門簡單，貨源充足。
◆AVR單片機：價格適中，速度快，外設豐富。
◆ARM：功能強大，速度快，可運行RTOS。
(3)ISO14443-3、ISO14443-4
這兩部分是學習和操作非接觸CPU卡的核心。
①ISO／IEC14443-3規定了鄰近卡(PICCs)進入鄰近耦合設備(PCDs)時的輪尋，通信初始化階段的字符格式，幀結構，時序信息。REQ和ATQ命令內容，從多卡中選取其中一張的方法，初始化階段其他必需的參數。這部分規定同時適用于A型PICCs和B型PICCs。
②ISO／IEC14443-4規定了非接觸半雙功塊的傳輸協議，并定義了激活和停止協議的步驟。這部分傳輸協議同時適用于A型卡和B型卡。
(4)IS07816-4
這一部分是學習和操作，SAM的基礎，其中規定了：由接口設備至卡以及相反方向所發送的報文、命令和響應的內容；在復位應答期間卡所發送的歷史字節的結構及內容；當處理交換用的行業間命令時，在接口處所看到的文件和數據的結構；訪問卡內文件和數據的方法；定義訪問卡內文件和數據的權利的安全體系結構；安全報文交換的方法；訪問卡所處理算法的方法(本標準不描述這些算法)。

6 SAM卡在系統中的應用
根據應用方式，SAM卡在系統中的應用可分為：
①硬密鑰，即在終端機具中安裝SAM卡座，所有的認證都是由安裝在SAM卡座中的SAM卡進行運算的。這樣在終端機具維修時，只要取出SAM卡座中的SAM卡，這臺終端機具就是空的了。所以，所有的銀行設備都采用SAM卡的認證模式。
②軟密鑰，即終端機具中沒有SAM卡座，這個密鑰的運算實際上是由終端機具完成的，這樣客戶的密鑰就等于存在終端機具中，廠家拿回終端機具維修時，極易造成密鑰流失。

結 語
Mifare算法的破解，給城市公用事業IC卡系統安全敲響了警鐘。在科技化、信息化飛速發展的當今時代，只有不斷創新、不斷提高城市公用事業IC卡系統的安全系數及技術水平，才能有更高、更遠的發展，也才能為國家的信息發展作出貢獻。非接觸CPU卡智能卡技術正成為一種技術上更新換代的選擇，用CPU卡替換邏輯加密卡的時代已到來。